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關(guān)于神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育第一頁,共一百零一頁,2022年,8月28日第一節(jié)神經(jīng)系統(tǒng)的組織發(fā)生一、神經(jīng)系統(tǒng)的形態(tài)發(fā)生神經(jīng)系統(tǒng)的主要成分來源于神經(jīng)胚的三個(gè)部分:神經(jīng)管、神經(jīng)嵴和外胚層板。在形態(tài)發(fā)生中,神經(jīng)管和神經(jīng)嵴是神經(jīng)胚形成的兩個(gè)產(chǎn)物。外胚層板是由胚胎頭部特定區(qū)域的外胚層增厚單獨(dú)形成的。第二頁,共一百零一頁,2022年,8月28日雞胚神經(jīng)管的形成(初級(jí)神經(jīng)形成)第三頁,共一百零一頁,2022年,8月28日雞胚的次級(jí)神經(jīng)形成第四頁,共一百零一頁,2022年,8月28日哺乳動(dòng)物早期發(fā)育過程中神經(jīng)管前后軸的特化第五頁,共一百零一頁,2022年,8月28日來自神經(jīng)管頂壁的BMP4/BMP7和來自脊索的Shh兩個(gè)信號(hào)中心影響神經(jīng)管背腹軸的特化,形成神經(jīng)頂板(roofplate)和底板(floorplate)。第六頁,共一百零一頁,2022年,8月28日雞胚的神經(jīng)管,示Shh(green)和Dorsalin(blue)的表達(dá)區(qū)域及Shh誘導(dǎo)出的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元(yellow/orange)。第七頁,共一百零一頁,2022年,8月28日脊索對(duì)神經(jīng)管腹方的級(jí)聯(lián)誘導(dǎo)。第八頁,共一百零一頁,2022年,8月28日二、神經(jīng)管細(xì)胞的增殖、遷移和分化1、神經(jīng)管細(xì)胞的增殖和遷移1)神經(jīng)管細(xì)胞的增殖神經(jīng)管形成后,其柱狀上皮變?yōu)榧購?fù)層上皮,此時(shí)稱為神經(jīng)上皮(neuroepithelium)或增殖上皮(germinalepithelium)。所有神經(jīng)上皮的細(xì)胞以基底面附著于神經(jīng)管官腔,進(jìn)行有絲分裂的細(xì)胞均發(fā)現(xiàn)于近管腔處。第九頁,共一百零一頁,2022年,8月28日同位素標(biāo)記示蹤顯示:神經(jīng)管中神經(jīng)上皮的細(xì)胞有絲分裂周期有一個(gè)在神經(jīng)管壁內(nèi)往返遷移的過程,處于分裂期(M期)的細(xì)胞緊靠管內(nèi)壁,分裂后的細(xì)胞離開管壁向外移動(dòng);細(xì)胞伸向外圍的突起縮回,細(xì)胞開始分裂,分裂后細(xì)胞重新伸出突起。第十頁,共一百零一頁,2022年,8月28日新形成的雞神經(jīng)管的掃描電鏡圖,示處于細(xì)胞周期不同階段的神經(jīng)上皮細(xì)胞。第十一頁,共一百零一頁,2022年,8月28日隨著有絲分裂過程的進(jìn)行,細(xì)胞有規(guī)律地遷移,細(xì)胞大量地增殖。這個(gè)過程直到細(xì)胞終止增殖并開始它們的遷移為止。在神經(jīng)管發(fā)育的早期,細(xì)胞周期通常較短,發(fā)育的晚期細(xì)胞周期較長(zhǎng),這說明隨著神經(jīng)發(fā)育的進(jìn)行,細(xì)胞增殖的速度逐漸減慢。第十二頁,共一百零一頁,2022年,8月28日確定細(xì)胞周期持續(xù)的時(shí)間,即兩次峰之間的時(shí)間第十三頁,共一百零一頁,2022年,8月28日2)神經(jīng)管細(xì)胞的遷移在細(xì)胞經(jīng)歷了最后一次有絲分裂之后便停止DNA的合成,停滯于細(xì)胞周期的G1期。有絲分裂后的細(xì)胞開始分化并向基板遷移。由于細(xì)胞的聚集,形成外套層(mantlelayer)。隨著停止分裂后的細(xì)胞不斷加入,外套層逐漸增厚。外套層中神經(jīng)細(xì)胞和神經(jīng)系統(tǒng)其他部分細(xì)胞的突起在外套層和基板之間是邊緣層(marginalzone)。第十四頁,共一百零一頁,2022年,8月28日神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育的兩個(gè)時(shí)期。A,假復(fù)層上皮;B,有絲分裂停止,細(xì)胞從管腔表面脫離,遷移到外套層。此后這些細(xì)胞產(chǎn)生軸突,軸突包以髓鞘,形成邊緣層。第十五頁,共一百零一頁,2022年,8月28日隨著外套層中細(xì)胞的分化,產(chǎn)生的軸突(axon)和樹突(dentrite)形成一個(gè)中間層(intermediatelayer)。當(dāng)神經(jīng)管分化為脊髓后,中間層增厚。外套層含有細(xì)胞體,組織學(xué)染色較深,通常被稱為灰質(zhì)(greymatter),而含軸突和樹突的邊緣層不容易著色,通常呈白色,因此被稱為白質(zhì)(whitematter)。第十六頁,共一百零一頁,2022年,8月28日在神經(jīng)系統(tǒng)層狀結(jié)構(gòu)的發(fā)育過程中,神經(jīng)細(xì)胞好像是沿著神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞伸出的、呈輻射狀排列的突起遷移的。神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的突起被稱為輻射纖維(radialfiber),大腦皮層中神經(jīng)細(xì)胞的遷移一直緊緊貼附于輻射纖維上。它們之間的關(guān)系并不是一種簡(jiǎn)單的靠近關(guān)系,神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的突起對(duì)神經(jīng)細(xì)胞的遷移和定位起著導(dǎo)向的作用,稱為膠質(zhì)導(dǎo)向(glialguidence)。第十七頁,共一百零一頁,2022年,8月28日大腦皮層中神經(jīng)元沿著神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的突起遷移,并保持與神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的緊密聯(lián)系。第十八頁,共一百零一頁,2022年,8月28日大腦皮層(cortex)神經(jīng)元細(xì)胞體與神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞緊密連接處的電鏡照片。第十九頁,共一百零一頁,2022年,8月28日在小腦(cerebellum)皮層中,神經(jīng)細(xì)胞是沿著伯格曼膠質(zhì)細(xì)胞(Bergamannglia)遷移的。第二十頁,共一百零一頁,2022年,8月28日2.神經(jīng)細(xì)胞的分化1)神經(jīng)細(xì)胞的分化作為神經(jīng)管襯里的室管膜細(xì)胞(ependymalcell)能產(chǎn)生神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的前體。這些前體細(xì)胞的分化是由它們進(jìn)入的環(huán)境決定的。神經(jīng)上皮細(xì)胞將來能分化為神經(jīng)細(xì)胞和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞,但還不知道這兩種細(xì)胞是在何時(shí)被決定的。第二十一頁,共一百零一頁,2022年,8月28日當(dāng)細(xì)胞處于外套層中時(shí),成神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞與幼稚的神經(jīng)元之間并沒有明顯的形態(tài)學(xué)差別。但當(dāng)細(xì)胞開始遷移時(shí),將來的神經(jīng)元不再具有細(xì)胞分裂的能力,而神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞具有此能力,并能在有機(jī)體整個(gè)一生中都能持續(xù)進(jìn)行分裂。將來分化為神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的室管膜細(xì)胞表達(dá)一種神經(jīng)膠質(zhì)原纖維酸性蛋白(glialfibrillaryacidicprotein,GFAP),而神經(jīng)元的前體細(xì)胞不表達(dá)。因此在室管膜中的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞在其遷移前就已決定了。第二十二頁,共一百零一頁,2022年,8月28日神經(jīng)系統(tǒng)是由神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞組成的。人腦由超過1011個(gè)神經(jīng)元以及與其相連的超過1012個(gè)神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞組成。神經(jīng)元被認(rèn)為是動(dòng)物體內(nèi)功能最特異和形態(tài)結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的細(xì)胞。神經(jīng)元用于接受電沖動(dòng)的部分稱為樹突通常數(shù)目較多,伸出長(zhǎng)度較短而且具有分支。神經(jīng)元一般具有一個(gè)較長(zhǎng)的軸突,軸突僅在末端具有終末分支,它將神經(jīng)沖動(dòng)由細(xì)胞體傳出。第二十三頁,共一百零一頁,2022年,8月28日運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元示意圖第二十四頁,共一百零一頁,2022年,8月28日為了防止電信號(hào)的分散和保障傳遞速度,在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的軸突被稱為少突膠質(zhì)細(xì)胞(aligodendrocyte)的突起隔離開。在發(fā)育過程中,通常一個(gè)少突膠質(zhì)細(xì)胞圍繞包裹發(fā)育中的軸突,產(chǎn)生一個(gè)富含髓磷脂堿蛋白、螺旋盤繞著中央軸突的特化細(xì)胞膜復(fù)合體,稱為髓鞘(meylinshealth)。在周圍神經(jīng)系統(tǒng)中髓鞘是由被稱為施萬細(xì)胞(Schwanncell)的膠質(zhì)細(xì)胞形成的。第二十五頁,共一百零一頁,2022年,8月28日3.中樞神經(jīng)系統(tǒng)的組織分化在神經(jīng)管中看到的增殖、遷移和分化的基本模式,在神經(jīng)系統(tǒng)其他部分的發(fā)育中有所調(diào)整。通常,在形成層狀結(jié)構(gòu)(大腦皮層、原始皮層和小腦)時(shí),顯示出一種基本類型的組織發(fā)生模式。非層狀結(jié)構(gòu)顯示出一種稍微不同的發(fā)生模式。但是次級(jí)增殖帶在神經(jīng)管不同區(qū)域中具有某些獨(dú)特的變異。第二十六頁,共一百零一頁,2022年,8月28日1)大腦皮層的組織發(fā)生大腦皮層(cerebralcortex)的細(xì)胞產(chǎn)生于類似神經(jīng)管中神經(jīng)上皮的室層(ventricularzone)。室層最先出現(xiàn),由它產(chǎn)生其他各層的細(xì)胞。它在發(fā)育的早期階段分化為室管膜層(ependymallayer),由于細(xì)胞的增殖外擴(kuò),在鄰近形成亞室管膜層(subependymalzone),其中也含增殖的細(xì)胞。由于停止有絲分裂的細(xì)胞向外遷移,形成另外兩層:外套層和邊緣層。第二十七頁,共一百零一頁,2022年,8月28日脊髓、小腦和大腦皮層中室層、中間層和邊緣層的分化。第二十八頁,共一百零一頁,2022年,8月28日在外套層中的一些成神經(jīng)細(xì)胞(neuroblast)沿神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞向邊緣帶遷移,產(chǎn)生一個(gè)次級(jí)的神經(jīng)元帶,成為中間層,內(nèi)含正在分化的神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞。最早完成分裂外遷的成神經(jīng)細(xì)胞到達(dá)邊緣層下面形成皮層板(corticalplate),它將來發(fā)育為新皮層(neopallialcortex)第二十九頁,共一百零一頁,2022年,8月28日新皮層最后分化為含細(xì)胞體的6層,由外向內(nèi)依次是:I分子層、II外顆粒層、III錐體細(xì)胞層、IV內(nèi)顆粒層、V神經(jīng)節(jié)細(xì)胞層和VI多形細(xì)胞層。除了最早到達(dá)皮層板的Cajal-Retzius細(xì)胞形成分子層之外,其余五層皮層組織均有一個(gè)神經(jīng)元由內(nèi)向外遷移的組裝過程,即較晚期遷移的細(xì)胞堆積于那些較早期細(xì)胞的外面。這種“內(nèi)-外”組裝模式意味著較晚期形成的細(xì)胞通過已定位的細(xì)胞進(jìn)行遷移。這對(duì)了解皮層內(nèi)連接的形成具有重要的意義。第三十頁,共一百零一頁,2022年,8月28日小鼠大腦皮層中神經(jīng)元起源時(shí)間的“內(nèi)-外”順序第三十一頁,共一百零一頁,2022年,8月28日大腦皮層中神經(jīng)元的遷移的堆積模式和起源時(shí)間第三十二頁,共一百零一頁,2022年,8月28日2)小腦皮層的組織發(fā)生小腦皮層的早期分化像大腦皮層一樣。第四腦室頂部的室層首先產(chǎn)生主要的神經(jīng)元——浦肯野細(xì)胞(Purkinjecell),然后是小腦皮層的其他較大的中間神經(jīng)元和一些神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞。這些細(xì)胞遷移到邊緣層內(nèi)形成中間層并開始分化,形成一個(gè)類似大腦皮層板的小腦板(cerebellarplate)第三十三頁,共一百零一頁,2022年,8月28日最后,一些仍然具有分裂能力的成神經(jīng)細(xì)胞群體從第四腦室壁的增生層——菱唇(rhombiclip)遷移到直接位于軟膜下的區(qū)域,形成一個(gè)次級(jí)增生層——外顆粒層(externalgranulelayer)。外顆粒層中的細(xì)胞通過發(fā)育中的小腦皮層,經(jīng)過浦肯野細(xì)胞層,再向內(nèi)移動(dòng)到它們?cè)趦?nèi)顆粒層(internalgranulelayer)的最終位置。顆粒細(xì)胞是脊椎動(dòng)物小腦中最后形成的神經(jīng)元。小腦分化為三層,由外向內(nèi)分別是分子層、浦肯野細(xì)胞層和顆粒層。第三十四頁,共一百零一頁,2022年,8月28日哺乳動(dòng)物小腦中顆粒細(xì)胞從表面的外顆粒層到較深的顆粒細(xì)胞層,通過分子層和浦肯野細(xì)胞層到達(dá)內(nèi)顆粒層的遷移和分化。第三十五頁,共一百零一頁,2022年,8月28日3)非層狀結(jié)構(gòu)中的組織發(fā)生在腦的非層狀結(jié)構(gòu)(核團(tuán))的組織發(fā)生中,在靠近腦室較深的層中,成神經(jīng)細(xì)胞聚集成團(tuán),稱為核團(tuán)(nucleus),每一個(gè)核團(tuán)是一個(gè)功能單位。它與層狀結(jié)構(gòu)組織發(fā)生的主要不同在于核團(tuán)的形成表現(xiàn)出一種“外-內(nèi)”的細(xì)胞組裝模式,即后形成的細(xì)胞并不通過先形成的細(xì)胞遷移。第三十六頁,共一百零一頁,2022年,8月28日4)周圍神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育中樞神經(jīng)系統(tǒng)由腦和脊髓組成,而周圍神經(jīng)系統(tǒng)包括除中樞神經(jīng)系統(tǒng)以外的所有神經(jīng)組織。中樞神經(jīng)系統(tǒng)和周圍神經(jīng)系統(tǒng)可以分為兩個(gè)主要的組成部分:自主神經(jīng)系統(tǒng)(autonomicnervoussystem)和體神經(jīng)系統(tǒng)(somaticnervoussystem)。第三十七頁,共一百零一頁,2022年,8月28日自主神經(jīng)系統(tǒng)包括神經(jīng)支配到內(nèi)臟器官和各種腺體的平滑肌上的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)纖維,因此也稱為內(nèi)臟神經(jīng)系統(tǒng)(visceralnervoussystem),又分為交感和副交感神經(jīng)系統(tǒng)。體神經(jīng)系統(tǒng)包括神經(jīng)支配和控制骨骼肌的神經(jīng)元,這個(gè)系統(tǒng)是隨意的控制。自主神經(jīng)系統(tǒng)和體神經(jīng)系統(tǒng)二者都含兩種類型的神經(jīng)元:感覺或傳入神經(jīng)元和運(yùn)動(dòng)或傳出神經(jīng)元。第三十八頁,共一百零一頁,2022年,8月28日周圍神經(jīng)系統(tǒng)也是由神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞組成,它們來源于中樞神經(jīng)系統(tǒng)、神經(jīng)嵴和外胚層板。從組成上來看,周圍神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育比中樞神經(jīng)系統(tǒng)要復(fù)雜的多。第三十九頁,共一百零一頁,2022年,8月28日三、神經(jīng)嵴及其衍生物由神經(jīng)嵴產(chǎn)生的各種細(xì)胞從神經(jīng)管背側(cè)遷移到它們最后定居的地點(diǎn)。神經(jīng)嵴細(xì)胞能產(chǎn)生大量不同類型的細(xì)胞,包括感覺神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)元,交感和副交感神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞,腎上腺中產(chǎn)生腎上腺素的髓質(zhì)細(xì)胞,表皮中含黑色素的細(xì)胞,以及頭部的骨骼和結(jié)締組織成分。第四十頁,共一百零一頁,2022年,8月28日神經(jīng)嵴細(xì)胞衍生物第四十一頁,共一百零一頁,2022年,8月28日1)神經(jīng)嵴細(xì)胞的遷移在神經(jīng)胚形成期間,神經(jīng)嵴是一種短暫的結(jié)構(gòu),它的細(xì)胞在神經(jīng)管閉合前后就開始分散遷移。軀干部神經(jīng)嵴細(xì)胞的遷移途徑有兩條:第一條路線是腹側(cè)途徑(ventralpathway),即通過體節(jié)的前部向腹側(cè)伸展。第二條路線為背側(cè)部途徑(dorsolateralparthway),從胚胎的外胚層下面穿過,從中央背區(qū)移動(dòng)到皮膚的最腹部。第四十二頁,共一百零一頁,2022年,8月28日神經(jīng)嵴細(xì)胞的起源與遷移第四十三頁,共一百零一頁,2022年,8月28日小鼠軀干部神經(jīng)嵴細(xì)胞的遷移第四十四頁,共一百零一頁,2022年,8月28日HKN-1染色示雞胚軀干部神經(jīng)嵴細(xì)胞通過體節(jié)的前部向腹側(cè)遷移。第四十五頁,共一百零一頁,2022年,8月28日神經(jīng)嵴細(xì)胞一個(gè)最大的特點(diǎn)是它們的多能性(pluripotentiality):它們是一個(gè)具有明顯可塑性的細(xì)胞群。實(shí)驗(yàn)證明,在胚胎內(nèi)的位置、生長(zhǎng)因子、細(xì)胞外基質(zhì)和激素都會(huì)影響神經(jīng)嵴細(xì)胞的分化。第四十六頁,共一百零一頁,2022年,8月28日細(xì)胞因子/激素對(duì)軀干部神經(jīng)嵴細(xì)胞的終末分化的影響。第四十七頁,共一百零一頁,2022年,8月28日四、外胚層板除神經(jīng)管和神經(jīng)嵴細(xì)胞之外,神經(jīng)元還有一個(gè)重要的來源,即一些增厚的外胚層區(qū),稱為外胚層板(ectordermplacode)。外胚層板僅發(fā)現(xiàn)于頭部的和那些變?yōu)橹鶢钌掀さ耐馀邔訁^(qū)。外胚層板包括胚胎最前端的嗅基板(nasalplacode)和后端的聽基板(oticplacode)?;瀹a(chǎn)生的細(xì)胞均分化為神經(jīng)元。第四十八頁,共一百零一頁,2022年,8月28日雞胚頭部外胚層板的位置及其在成體中的衍生物第四十九頁,共一百零一頁,2022年,8月28日聽基板發(fā)育的三個(gè)階段第五十頁,共一百零一頁,2022年,8月28日五、神經(jīng)系統(tǒng)的組織發(fā)生中細(xì)胞粘附分子的作用在神經(jīng)系統(tǒng)的組織發(fā)生期間,一個(gè)重要的過程是相同類型細(xì)胞的聚集和通過細(xì)胞間局部的相互作用建立的模式。在此過程中,相同類型的細(xì)胞聚集到特定的核團(tuán)或?qū)又?。?xì)胞粘附分子(celladhesionmolecule,CAM)和基質(zhì)粘附分子(substrateadhesionmolecule,SAM)在上述聚集過程中起重要的作用。第五十一頁,共一百零一頁,2022年,8月28日CAM是一些不同類型的糖蛋白,它們?cè)诩?xì)胞表面表達(dá),并促進(jìn)細(xì)胞的相互粘著。CAM和SAM調(diào)整發(fā)育期間細(xì)胞與細(xì)胞間的相互作用。CAM控制形態(tài)發(fā)生的動(dòng)力學(xué):1)CAM的表達(dá)在建立細(xì)胞集中的邊界期間遵循一個(gè)嚴(yán)格的時(shí)間表。2)CAM功能的紊亂將明顯改變組織形成的模式。第五十二頁,共一百零一頁,2022年,8月28日爪蟾神經(jīng)管形成期間細(xì)胞粘附分子的表達(dá)第五十三頁,共一百零一頁,2022年,8月28日第二節(jié)神經(jīng)連接的形成為了執(zhí)行傳遞和加工信息的功能,神經(jīng)系統(tǒng)依賴神經(jīng)元與外圍靶器官之間形成高度特異的相互連接。在發(fā)育之初,神經(jīng)元完成了組織形態(tài)發(fā)生和遷移到合適的位置后,還須構(gòu)筑它們的軸突(axon)和樹突(dendrite),并形成二者及其與其他非神經(jīng)細(xì)胞之間的連接,以執(zhí)行其功能。第五十四頁,共一百零一頁,2022年,8月28日鳥視葉不同神經(jīng)元形成的網(wǎng)絡(luò)。
軸突和樹突從小而圓且有核的細(xì)胞體向外伸出。
第五十五頁,共一百零一頁,2022年,8月28日軸突與培養(yǎng)的海馬神經(jīng)元的連接,示突觸蛋白synaptotagmin的分布。第五十六頁,共一百零一頁,2022年,8月28日一、神經(jīng)突起的發(fā)育神經(jīng)突起(neurite)指神經(jīng)元的軸突和軸突。在發(fā)育的早期,軸突和樹突在形態(tài)在形態(tài)學(xué)上很難區(qū)分。軸突和樹突都是從一個(gè)未分化的細(xì)胞體(cellbody)上形成的,二者在它們的生長(zhǎng)過程中都有膜增加的機(jī)制。第五十七頁,共一百零一頁,2022年,8月28日1軸突和樹突的形成神經(jīng)突起從細(xì)胞體向外生長(zhǎng)的位點(diǎn)是由該細(xì)胞本身固有的因子決定的。形成突起的數(shù)目也是由細(xì)胞內(nèi)在的因素調(diào)節(jié)的。不同類型的神經(jīng)元突起的起始位點(diǎn)是怎樣調(diào)節(jié)的機(jī)制還不清楚。神經(jīng)元的細(xì)胞骨架或細(xì)胞器可能起一定的作用,因?yàn)樯窠?jīng)元形成突起的位置出現(xiàn)這些細(xì)胞結(jié)構(gòu)成分的聚集。第五十八頁,共一百零一頁,2022年,8月28日哺乳動(dòng)物典型神經(jīng)元的結(jié)構(gòu),示樹突和軸突。第五十九頁,共一百零一頁,2022年,8月28日2神經(jīng)突起的生長(zhǎng)神經(jīng)元軸突和樹突的生長(zhǎng)需要新的細(xì)胞膜、原生質(zhì)和細(xì)胞骨架成分一起附加到生長(zhǎng)的突起中。新膜被附加到突起的頂端,而細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞骨架的成分被附加到突起的基部。在培養(yǎng)神經(jīng)元的軸突伸長(zhǎng)期間,分支間的距離保持不變,表明軸突的生長(zhǎng)是其頂端伸長(zhǎng)的結(jié)果。第六十頁,共一百零一頁,2022年,8月28日軸突在頂端的生長(zhǎng)。軸突的長(zhǎng)度一直在增長(zhǎng),但分支形成后細(xì)胞體到分支間的距離并不增加。第六十一頁,共一百零一頁,2022年,8月28日Dynamin由細(xì)胞體向外周的運(yùn)輸1(7Day)第六十二頁,共一百零一頁,2022年,8月28日Dynamin由細(xì)胞體向外周的運(yùn)輸1(7Day)第六十三頁,共一百零一頁,2022年,8月28日Dynamin由細(xì)胞體向外周的運(yùn)輸1(7Day)第六十四頁,共一百零一頁,2022年,8月28日3軸突的生長(zhǎng)錐神經(jīng)元軸突和樹突生長(zhǎng)的末端被稱為生長(zhǎng)錐(growthcone),它是一種高度能動(dòng)的細(xì)胞結(jié)構(gòu)特化形式。生長(zhǎng)錐呈薄扁平膜狀,伸出一些細(xì)長(zhǎng)的絲狀偽足作為其延伸部分。偽足的下面有許多肌動(dòng)蛋白構(gòu)成的微棘(microspike)。在生長(zhǎng)錐中有許多小泡,它們可能是新合成的膜。第六十五頁,共一百零一頁,2022年,8月28日形成中的軸突和生長(zhǎng)錐
第六十六頁,共一百零一頁,2022年,8月28日軸突生長(zhǎng)錐中的肌動(dòng)蛋白微棘,A投射電鏡照片;B熒光顯微鏡照片(用肌動(dòng)蛋白抗體標(biāo)記)第六十七頁,共一百零一頁,2022年,8月28日生長(zhǎng)錐在離開細(xì)胞體后,幾乎完全被與環(huán)境的相互作用所引導(dǎo)。生長(zhǎng)錐好像用其偽足探索它周圍的細(xì)胞環(huán)境。當(dāng)遇到不利情況時(shí)縮回;當(dāng)遇到有利地帶時(shí),就停留下來,而軸突將沿這個(gè)地帶生長(zhǎng)。第六十八頁,共一百零一頁,2022年,8月28日路標(biāo)細(xì)胞(guidepostcell)附近生長(zhǎng)錐的行為。單個(gè)的線狀偽足接觸到路標(biāo)細(xì)胞后,導(dǎo)致生長(zhǎng)錐朝向路標(biāo)細(xì)胞的進(jìn)一步擴(kuò)大生長(zhǎng)。第六十九頁,共一百零一頁,2022年,8月28日蚱蜢附肢發(fā)育過程中,一個(gè)外周感覺神經(jīng)元軸突的生長(zhǎng)和定向。連續(xù)的路標(biāo)細(xì)胞引導(dǎo)軸突最終與中樞神經(jīng)系統(tǒng)建立聯(lián)系。第七十頁,共一百零一頁,2022年,8月28日神經(jīng)生長(zhǎng)因子對(duì)軸突的誘導(dǎo)影響第七十一頁,共一百零一頁,2022年,8月28日4先驅(qū)神經(jīng)纖維在神經(jīng)的軸突生長(zhǎng)期間,先驅(qū)神經(jīng)纖維(pioneernervefiber)處在其他神經(jīng)纖維的前邊,稱為引路的向?qū)?。先?qū)神經(jīng)纖維的生長(zhǎng)錐到達(dá)靶組織時(shí),所經(jīng)過的胚胎組織環(huán)境相對(duì)來說是不復(fù)雜的。到發(fā)育的晚期,隨后的神經(jīng)纖維與先驅(qū)神經(jīng)纖維結(jié)合成束共同進(jìn)入靶組織。阻止先驅(qū)神經(jīng)元的分化,其他神經(jīng)纖維將不能到達(dá)它們的靶組織。第七十二頁,共一百零一頁,2022年,8月28日三叉神經(jīng)節(jié)細(xì)胞軸突生長(zhǎng)過程中對(duì)神經(jīng)營養(yǎng)因子的需求第七十三頁,共一百零一頁,2022年,8月28日二、軸突生長(zhǎng)的引導(dǎo)在動(dòng)物體內(nèi),軸突要經(jīng)過長(zhǎng)距離的生長(zhǎng),繞過其他神經(jīng)元,交叉其他神經(jīng)通道,最后準(zhǔn)確到達(dá)其支配的靶組織。這種精確的生長(zhǎng)過程依賴于某些外部因素對(duì)軸突生長(zhǎng)的引導(dǎo),如觸向性(stereotropism)、基質(zhì)的粘連性、向電性(galvanotropism)、向化性(chemotropism)、生長(zhǎng)路線的標(biāo)記等。第七十四頁,共一百零一頁,2022年,8月28日軸突生長(zhǎng)的引導(dǎo)機(jī)制第七十五頁,共一百零一頁,2022年,8月28日體外培養(yǎng)的視網(wǎng)膜組織塊不同的生長(zhǎng)情況。A,在未用纖連蛋白處理的塑料培養(yǎng)皿上培養(yǎng)36h,未見有神經(jīng)突起向外生長(zhǎng);B,用50ug/mL纖連蛋白處理后有大量的神經(jīng)突起向外生長(zhǎng)。第七十六頁,共一百零一頁,2022年,8月28日在IV型膠原背景上涂上平行條狀層粘連蛋白時(shí),培養(yǎng)的感覺神經(jīng)元的軸突沿層粘連蛋白呈平行條狀生長(zhǎng)。第七十七頁,共一百零一頁,2022年,8月28日神經(jīng)元通過軸突與它們的靶細(xì)胞準(zhǔn)確地連接第七十八頁,共一百零一頁,2022年,8月28日在發(fā)育的早期,運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的軸突就進(jìn)入肢芽與特定的肌肉建立連接。雞胚翅芽中肌肉的神經(jīng)支配是相當(dāng)精確的。第七十九頁,共一百零一頁,2022年,8月28日三、軸突的過度增生和撤銷在某些系統(tǒng)中,軸突在早期明顯地過度增生(overproliferation),增生的軸突投射到成熟動(dòng)物中通常并不投射的區(qū)域。這些“異位”的投射在此后的發(fā)育中被撤銷(withdrawal)。如視網(wǎng)膜的投射在成體中明顯是單側(cè)的路徑,但在發(fā)育早期是雙側(cè)的。同側(cè)的投射隨著動(dòng)物的成熟逐漸消失。第八十頁,共一百零一頁,2022年,8月28日在發(fā)育的早期視神經(jīng)軸突的過度增殖和撤銷第八十一頁,共一百零一頁,2022年,8月28日神經(jīng)肌肉接頭的形成,示軸突的增生和撤銷。第八十二頁,共一百零一頁,2022年,8月28日四、樹突的發(fā)育和分化樹突起初的向外生長(zhǎng)是由神經(jīng)元固有的因子決定的。在離開細(xì)胞體后不久,軸突主要根據(jù)組織環(huán)境進(jìn)行生長(zhǎng)的定向,而樹突則較少受組織環(huán)境影響,樹突形成的許多方面仍是由神經(jīng)元固有因子決定的。樹突分支的進(jìn)一步精制中,固有因子和外部環(huán)境間的相互作用還不清楚。第八十三頁,共一百零一頁,2022年,8月28日1樹突的發(fā)育在發(fā)育的時(shí)間上,樹突往往與傳入神經(jīng)的生長(zhǎng)和突觸連接的形成平行發(fā)育。樹突的發(fā)育與軸突的發(fā)育相似,可能包含了或是從未分化的狀態(tài)到其最終單調(diào)形式的進(jìn)程,或是從起初的過度增生到隨后的收縮。第八十四頁,共一百零一頁,2022年,8月28日腦干聽核中神經(jīng)元發(fā)育期間樹突的過度增生和刪除第八十五頁,共一百零一頁,2022年,8月28日2樹突的分化某些神經(jīng)元在缺少傳入纖維的神經(jīng)支配或正常的傳入神經(jīng)受到嚴(yán)重的破壞時(shí),仍有能力發(fā)育出正常的樹突分支;而另一類型的細(xì)胞則似乎對(duì)傳入神經(jīng)的存在非常敏感。一個(gè)樹突的一般形態(tài)是由其本身固有的因素決定的,而樹突較精細(xì)結(jié)構(gòu)的建立依賴于與傳入神經(jīng)持續(xù)的相互作用及其功能活動(dòng)。第八十六頁,共一百零一頁,2022年,8月28日在出生時(shí)摘除單眼的小鼠視皮層中星形細(xì)胞樹突的重新定向第八十七頁,共一百零一頁,2022年,8月28日五、局部地域有序投射形成的特異性生長(zhǎng)的軸突到達(dá)其靶區(qū)以后,它們擴(kuò)展開并找到各自特異的靶區(qū)位點(diǎn),形成局部地域有序投射(topographicallyorderedprojection)。局部地域有序投射圖形的建立涉及軸突生長(zhǎng)的特異性,軸突在保持最鄰近相互作用關(guān)系的基礎(chǔ)上與靶細(xì)胞建立聯(lián)系。第八十八頁,共一百零一頁,2022年,8月28日視網(wǎng)膜向膝狀體的投射第八十九頁,共一百零一頁,2022年,8月28日視神經(jīng)中存在某種局部地域有序投射,但正確連接的形成并不依賴于這種投射。某些物種神經(jīng)軸突的局部地域有序投射起初并不是精確的,但發(fā)育后期的連接卻是精確的。因此認(rèn)為,有序連接的建立是軸突和它們靶組織間的相互作用的結(jié)果,即局部地域有序投射的建立是與突觸連接的形成同時(shí)發(fā)生的。第九十頁,共一百零一頁,2022年,8月28日切斷視神經(jīng)并將眼球倒轉(zhuǎn)后,兩棲類的視網(wǎng)膜-頂蓋(哺乳動(dòng)物中稱側(cè)膝狀核)連接仍可以按原來的模式連接。
第九十一頁,共一百零一頁,20
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